Luminosity¶
Jasem Mutlaq
Luminosity is the amount of energy emitted by a star each second.
All stars radiate light over a broad range of frequencies in the electromagnetic spectrum from the low energy radio waves up to the highly energetic gamma rays. A star that emits predominately in the ultra-violet region of the spectrum produces a total amount of energy magnitudes larger than that produced in a star that emits principally in the infrared. Therefore, luminosity is a measure of energy emitted by a star over all wavelengths. The relationship between wavelength and energy was quantified by Einstein as E = h * v where v is the frequency, h is the Planck constant, and E is the photon energy in joules. That is, shorter wavelengths (and thus higher frequencies) correspond to higher energies.
For example, a wavelength of lambda = 10 meter lies in the radio region of the electromagnetic spectrum and has a frequency of f = c / lambda = 3 * 108 m/s / 10 = 30 MHz where c is the speed of light. The energy of this photon is E = h * v = 6.625 * 10-34 J s * 30 Mhz = 1.988 * 10-26 joules. On the other hand, visible light has much shorter wavelengths and higher frequencies. A photon that has a wavelength of lambda = 5 * 10-9 meters (A greenish photon) has an energy E = 3.975 * 10-17 joules which is over a billion times higher than the energy of a radio photon. Similarly, a photon of red light (wavelength lambda = 700 nm) has less energy than a photon of violet light (wavelength lambda = 400 nm).
La luminosité dépend à la fois de la température et de la superficie. Cela a du sens car un journal qui brûle émet plus d'énergie qu'une allumette, même si les deux ont la même température. De la même manière, un fer chauffé au rouge à 2 000 degrés émet plus d'énergie que quand il n'est chauffé qu'à 200 degrés.
La luminosité est une grandeur fondamentale en astronomie et en astrophysique. Le plus gros de ce qu'on apprend des objets célestes vient de l'analyse de la lumière. C'est à cause du fait que le processus physique qui se produit dans les étoiles est enregistré et transmis par la lumière. La luminosité est mesurée en unités d'énergie par seconde. Les astronomes préfèrent utiliser les Ergs plutôt que les Watts lorsqu'ils quantifient la luminosité.